pruebas-microondas

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO FACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: MARZO/2013 – AGOSTO/2013 OPTATIVA II (MICROONDAS)

PRUEBA PARCIAL DE LA I UNIDAD

OPTATIVA II (MICROONDAS) VIII NIVEL

1. En una red reactiva se han realizado las siguientes mediciones ;

;

a. Estando en corto circuito el terminal 2 se aplica en el terminal 1; se determina que

esta desfaso 180˚ con respecto a . Determinar el circuito equivalente tipo T.

b. ; ; determiar la

impedancia de carga

a)



b)

2. Demostrar

a)

b)



A)

B)



2.-Dado el siguiente grafico, determinar la contante de transferencia imagen, impedancia

imagen, los valores de Z1 y Z2 en función de la constante de transferencia imagen.





3. Implementar un atenuador de pasos que tenga 0,3,5,10 dB circuito tipo

𝚷

a) Θ𝚷= 3dB =0.34N

b) Θ𝚷= 2dB =0.23N

c) Θ𝚷= 5dB =0.57N



4. Conteste

- Explique la diferencia entre conexión imagen e iterativa

En la conexión imagen si me situó en un punto entre los cuadripolo vemos la misma

impedancia a la izquierda y derecha mientras que la conexión iterativa la impedancia

vista desde la entrada es la misma.

- Explique guías de ondas TE, Tm y TEM

Las guías de onda consisten en secciones huecas, de material conductor, cuyas

paredes son perfectamente pulidas y son simétricas.

TE: El campo eléctrico es transversal a la dirección de propagación y el campo

magnético es paralelo a la dirección de propagación.

TM: El campo magnético es transversal a la dirección de propagación y el campo

eléctrico

es paralelo a la dirección de propagación.

TEM: (Transversal electromagnético), el campo eléctrico como el magnético en la dirección de

propagación es nula, se envía una sola frecuencia.



EVALUACION FINAL DE LA I UNIDAD

OPTATIVA II (MICROONDAS) VIII NIVEL

I.- Lea detenidamente la pregunta, y encierre en un circula la respuesta que crea que es la

correcto.

1.- en un aislador de ferrita las ondas se propagan en un solo sentido por él

a.- efecto de rotación da gauss

b.- efecto de la jaula de Faraday

c.- efecto de rotación de Faraday

d.- efecto de translación de Faraday

2.- los cuadripolos tienen dos formas de conectarse, que son:

a.- operación imagen o iterativa

b.- operación imagen o reiterativa

c.- operación bimagen o reiterativa

d.- operación imagen o iterativa

3-una guía de ondas es un medio de transmisión, formado por paredes

a.- conductoras ya sean en forma rectangular o circular

b.- semiconductoras ya sea en forma rectangular o circular

c.- conductoras pulidas, ya sea en forma rectangular o circular



d.- dieléctricas ya sea en forma rectangular o circular

4.- en una cuadripolo la impedancia Z10 es en el lado emisor cuando:

a.- los terminales de salida están en un circuito abierto

b.- los terminales de salida están cortocircuitados

c.- los terminales de saluda con carga resistiva

d.- los terminales de salida están en carga capacitiva

5.- la temperatura de Curie, es aquella temperatura a la cual el material electromagnético

pierde:

a.- sus propiedades eléctricas

b.- sus propiedades magnéticas

c.- sus propiedades conductoras

d.- sus propiedades dieléctricas

II.- complete las siguientes oraciones

1.- la magnitud de rotación depende de largo y del espesor de ferrito así como del campo

magnético de su intensidad

2.- en una guía de onda, se transmiten señales modos TE así como modos TM a excepción de

los modos TEM

III.- INDIQUE SI ES VERDADERO O FALSO, CADA UNA DE LAS SIGUIENTES FRASES

1.- en un aislador se tiene las características que las señales pueden viajar en cualquier

dirección sin sufrir atenuación falso

2.- en una guía de onda circula m representa el número de medias longitudes de onda que

cambian radialmente del centro a la pared falso

3.- los postes en una guía de onda, son generalmente tornillos o pernos, que forman

obstáculos y permiten anular las ondas reflejadas verdaderas

EJERCICIOS

Demostrar que los G.O circulares tiene mayor área y mayor peso que los G.O

Mayor área



Mayor peso



PRUEBA SEGUNDOPARCIAL DE OPTATIVA II

1. EXPLIQUE PORQUE EL RANGO DE MICROONDAS NO SE PUEDEN USAR ELEMENTOS

CONCENTRADOS Y COMO SE PUEDEN DISMINUIR EL TIEMPO DE TRANSITO.

Al incrementar la frecuencia se reducen los valores de los inductores y los capacitores.

Al reducir sus valores de los inductores y capacitores se reduce su tamaño, Esto causa

que las dimensiones de la bobina y capacitores sean compatibles a las reactancias

parasitas de los electrodos y de las conductancias del circuito.

Reactancias parasitas se obtienen en los tubos de vacío al tener frecuencias de

operación altas, los valores de los condensadores y de los inductores se reducen. Si se

trabaja a 500MHz el oscilador no requiere de L y C, oscila solo con las reactancias

parasitas. A frecuencias mayores de 500MHz esta condición ya no es correcta, para el

análisis de lo que se conoce como tiempo de transito.

Tiempo de transito es el intervalo de tiempo finito que tardan los electrones en

desplazarse desde el cátodo al ánodo.

El tiempo de transito se puede eliminar:

Bajando la frecuencia este tiempo de transito es muy pequeño con la

frecuencia de oscilación, lo que hace que sea despreciable.

Reduciendo la distancia entre el cátodo y ánodo

2. EXPLIQUE EL DIAGRAMA DE APPLEGATE.

Es un grafico distancia y tiempo.



En este se va dar un agrupamiento de electrones, a este efecto se lo conoce como la

modulación de la densidad del haz de electrones.

Una línea representa la historia del electrón y su pendiente es inversamente

proporcional a la velocidad de los electrones.

En los puntos A,B y C los electrones no sufren ningún cambio.

La ubicación del punto D va a depender de la velocidad inicial promedio de los

electrones y de la amplitud del campo de radio frecuencia, este campo de radio

frecuencia varia en forma periódica esto implica que la modulación de la velocidad

varia en forma periódica, dando el efecto de modulación de corriente del haz.

En el punto D se coloca una cavidad resonante para generar oscilaciones a alta

frecuencia, entonces se puede extraer potencia de radio frecuencia.

La energía cinética continua de los electrones se convierte en energía de radio

frecuencia.

3. EXPLIQUE LAS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA ESTRUCTURA DE ONDA

PROGRESIVA.

1) La velocidad de los electrones de las ondas electromagnéticas es igual a la

velocidad de la luz. La velocidad del haz es menor a la velocidad de la luz.

Para tener la interacción continua se reduce la velocidad de las ondas

electromagnéticas del campo de radio frecuencia.

2) El campo de radio frecuencia debe generar una componente de campo eléctrico

paralelo al eje del haz. Para que se mantenga la interacción continua entre el

campo de radio frecuencia y el haz.

En la hélice tipo vaina

El espaciamiento entre espiras adyacentes es equivalente a cero. El grosor del alambre

de la espira tiende a cero.

Con estas condiciones se habla que tiene una estructura eléctricamente suave, esto

hace que la conductividad en la dirección del alambre es alta tiende al infinito y esta se

hace cero en direcciones perpendiculares al alambre.



4. EXPLIQUE COMO SE GENERA LA RESISTENCIA NEGATIVA EN EL DIODO GUNN Y

PORQUE SE LLAMA DISPOSITIVO DE TRANSFERENCIA DE ELECTRONES.

El efecto donde la corriente oscila en un material semiconductor, si la tensión aplicada

pasa un valor umbral, por efectos del volumen del material semiconductor, se lo

conoce como efecto de resistencia negativa.

RESISTENCIA DINAMICA NEGATIVA

LEY DE OHM

Proporcionalidad entre la corriente que circula por un elemento y el voltaje aplicado

en sus extremos.

Donde: R es el factor de proporcionalidad.

Linealidad directamente proporsionales, nose cumple al cien por ciento en los

semiconductores.

No linealidad se tiene por la presencia de campos eléctricos intensos o elevados

en el semiconductor.

Los campos eléctricos van a provocar un cambio en el comportamiento de los

electrones, lo cual hace que se tenga electrones más energéticos que otros.

Se habla que los electrones mas energéticos se mueven o se movilizan con mayor

lentitud que los electrones menos energéticos.

La diferencia de velocidades de los electrones hace que la corriente se desfase con

respecto a la tensión aplicada, esto hace que tenga el efecto de resistencia negativa.

Se habla que es un dispositivo de transferencia de electrones desde el valle alto hasta

el valle bajo.

5. EXPLIQUE LA ESTRUCTURA DE RADIO FRECUENCIA DEL MAGNETRÓN.

La estructura de radio frecuencia más usual de un magnetrón esta constituida por

cierto número de cavidades cilíndricas abiertas en un espacio angular denominado

región de interacción.

La geometría de la estructura del magnetrón.

I

c

A



En donde C es el cátodo cilíndrico, I es la región de interacción y A es el cuerpo de

ánodo que incluye cavidades múltiples, diseñadas para modos TE con líneas de campo

eléctricas.

La configuración del campo eléctrico en radio frecuencia en una porción de la

estructura. La distribución de campo dentro de la cavidad corresponde al modo TE10 de

una cavidad cilíndrica. Aun para distribución de campos semejantes en todas las

cavidades mostradas la estructura del magnetrón soporta diversas variedades de

modos, dependiendo de la diferencia en fase entre campos eléctricos.

LECCION DE OPTATIVA II

1. EXPLIQUE EL DIAGRAMA DE APPLEGATE

Es un grafico distancia y tiempo.

En este se va dar un agrupamiento de electrones, a este efecto se lo conoce como la

modulación de la densidad del haz de electrones.

Una línea representa la historia del electrón y su pendiente es inversamente

proporcional a la velocidad de los electrones.

En los puntos A, B y C los electrones no sufren ningún cambio.

La ubicación del punto D va a depender de la velocidad inicial promedio de los

electrones y de la amplitud del campo de radio frecuencia, este campo de radio

frecuencia varia en forma periódica esto implica que la modulación de la velocidad

varia en forma periódica, dando el efecto de modulación de corriente del haz.



En el punto D se coloca una cavidad resonante para generar oscilaciones a alta

frecuencia, entonces se puede extraer potencia de radio frecuencia.

La energía cinética continua de los electrones se convierte en energía de radio

frecuencia.

LECCION DE OPTATIVA II

1. Con un ejemplo explique el dBr.

A veces es conveniente referir los niveles logarítmicos de voltaje o potencia al nivel

que se tiene en un punto determinado de un circuito o sistema. A este punto de

referencia, se le asigna arbitrariamente el nivel de 0 dBr (dB relativos). En la literatura

en inglés este nivel se designa también como 0 dB TL o 0 dB TLP (Test Level Point), es

decir, el nivel de 0 dB relativos en el punto de prueba. Supóngase el ejemplo de la

figura 2.3, en que se toma como referencia el nivel de potencia en el punto B de la

figura 2.4.

El nivel absoluto en este punto es, como puede verse de los valores de la figura, de 26

dBm. Los valores absolutos y relativos en cada punto del sistema son, por

consecuencia:



El nivel relativo en cualquier punto en un circuito expresa la ganancia o atenuación en

dB, entre el punto de referencia de 0 dBr y el punto considerado.

2. Explique que es la frecuencia intermedia y cuál es su uso básico.

Se denomina Frecuencia intermedia (FI) a la Frecuencia que en los aparatos

de radio que emplean el principio superheterodino se obtiene de la mezcla de la señal

sintonizada en antena con una frecuencia variable generada localmente en el propio

aparato mediante un oscilador local (OL) y que guarda con ella una diferencia

constante. Esta diferencia entre las dos frecuencias es precisamente la frecuencia

intermedia.

USO

Su uso básico esta en los receptores de TV.

La frecuencia intermedia se toma de la etapa de mezclador-oscilador del sintonizador.

El oscilador local se hace oscilar en una frecuencia que es 39,5 MHz mayor que la

portadora seleccionada. La frecuencia intermedia se obtiene, entonces, mediante la

selección de la diferencia entre las frecuencias portadoras y del oscilador.

3. Que es el modo de acumulación de carga de espacio limitado.(LSA)

Este modo no tiene la frecuencia de oscilación Relacionada con el tiempo de transito.

En el modo LSA (Limited Space charge Accumulation) se invita la formación de

dominios y se aprovecha realmente el efecto de volumen de resistencia dinámica

negativa. El dispositivo debe actuar en un círculo resonador sintonizado a una

frecuencia varias veces mayor que la intrínseca y se polariza por encima de la tensión

umbral. Antes de que pueda formarse un dominio, la tensión oscilante cae por debajo

del umbral, eliminándose la carga especial formada con anterioridad en el ciclo de RF.

El dispositivo pasa la mayor parte del ciclo de RF con valor de campo eléctrico elevado,

en régimen de movilidad baja y no puede formarse la carga de espacio.

El modo LSA tiene interés por su mayor frecuencia y potencia de salida, que al no

depender del tiempo de transito no decae según como se presenta en el siguiente

apartado. Sin embargo, al ser la longitud L de la muestra mayor que para el modo de

dominios, las características térmicas son peores y es muy difícil alcanzar potencias

elevadas por problemas de disipación de calor.

http://es.wikipedia.org/wiki/Frecuencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Radio_(medio_de_comunicaci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Superheterodino

http://es.wikipedia.org/wiki/Antena



EVALUACION DE OPTATIVA II

1. Explique las aplicaciones del TWT

Los TWT son muy versátiles.

El TWT de baja potencia y bajo ruido, ha sido usado en radares y en otros receptores

de microondas, en instrumentos de laboratorio y como conductores para tubos de

mayor potencia. Su sujeción en esas aplicaciones es más leve que antes por los

avances de los semiconductores, los amplificadores a transistores, diodos túnel y

diodos Schottky pueden ser más manuales en muchos de estos usos.

Los TWT CW de mediana y alta potencia son usados para comunicaciones y radar,

incluyendo ECM (electronic countermeasures). Estos tienen un gran margen de

seguridad, alta ganancia, gran ancho de banda y características constantes. La mayoría

de las estaciones terrenas usan TWT como tubos de salida, y asi se hacen un gran

número de enlaces por tropodispersión.

Los enlaces en la banda de la microondas también usan TWT, generalmente usando

tubos en el rango inferior a los 100 W.

Los TWT CW serán tratados por supuesto en FM y pueden ser usados algunos para

amplificar señales de AM o para generarlas en cualquier caso nótese que se debe

tomar en cuenta el hecho de que el TWT así como el amplificador Klystron se saturan

aproximadamente al 70% de su máxima salida.

2. Demuestre matemáticamente como se genera la resistencia negativa en un diodo

Impatt



3. Explique el modo de dominio y tiempo de transito en el Diodo Gunn

Los (e-)s que son frenados, se van agrupando alrededor del cátodo esto implica que en

el ánodo exista un déficit de electrones.

Esta concentración de (e-)s, hace que el campo eléctrico se localice alrededor del

cátodo.

Campo eléctrico localizado

La intensidad del campo eléctrico es alta

La concentración de (e-)s viaja del cátodo al ánodo con la velocidad de saturación

(velocidad baja).

Corriente impulsional

Periódica

Frecuencia de oscilación

V

E

E0



4. Demuestre que si en una medición la impedancia del medidor es igual a la

impedancia de carga el valor medido es 3.52 dB que si la medición hubiera sido

realizada con un medidor de impedancia alta

CON ALTA IMPEDANCIA

L C

V

A

0



Nota.- debido a que dice el enunciado que la medición no fue realizada con un medidor de

impedancia alta la respuesta es la siguiente:

1. Explique qué condición se debe tener para que se produzca la transferencia de

energía del electrón al campo de radio frecuencia en un magnetrón.



Si se tiene un (e-) emitido por el cátodo.

a. Ausencia en campos RF

Cumple con la trayectoria a0 ; el (e-) vuelve a caer al cátodo.

b. Presencia de campos RF

Si el campo E esta en la misma dirección que la velocidad del electrón, el

campo RF le retarda al (e-) (le frena) y lo empuja hacia el ánodo. Esto hace que

los valores de los campos estáticos E y H se ajusten de tal manera que al llegar

el (e-) a la segunda cavidad haya pasado medio periodo con esta condición, el

(e-) sufre un nuevo retardo lo que ocasiona que se libere energía del (e-) al

campo RF. Esta condición se repite en las demás cavidades.

Esto genera las oscilaciones de microondas.

El proceso continúa hasta que el (e-) cae en el ánodo, el (e-) libera gran parte

de su energía potencial al campo RF.

Nota: para que se produzca esto se debe analizar dos conclusiones:

1. El sitio del cátodo del que es emitido el (e-)

2. Instante de tiempo que es emitido el (e-)

Las dinámicas del movimiento electrónico favorecen la liberación de energía.



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